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2019年北京市中考生物知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí):知識(shí)點(diǎn)解析
1.什么是細(xì)胞全能性?
細(xì)胞全能性(celltotipotency)比較權(quán)威的定義是1984年國(guó)際組織培養(yǎng)協(xié)會(huì)做出的:“細(xì)胞全能性為細(xì)胞的某種特征,有這種能力的細(xì)胞保留形成有機(jī)體所有細(xì)胞類(lèi)型的能力”。這個(gè)定義比一般所說(shuō)的概念“一個(gè)細(xì)胞中包含著這種生物的全部遺傳信息(基因),在適當(dāng)?shù)臈l件下可以發(fā)育成一個(gè)完整的生物體”更基本和全面。它不但包含了培養(yǎng)細(xì)胞再生成植株的情況(分化成各種類(lèi)型的細(xì)胞,并以一定形式構(gòu)建成植物),同時(shí)也包含了培養(yǎng)細(xì)胞生產(chǎn)次生代謝物的情況(不分化或只分化成某種類(lèi)型細(xì)胞,但仍留著分化為其他細(xì)胞類(lèi)型的能力)。前者成為組織培養(yǎng)和轉(zhuǎn)基因植物需要進(jìn)行植株再生的理論基礎(chǔ),后者成為像微生物發(fā)酵一樣培養(yǎng)細(xì)胞,生產(chǎn)人們所需要的次生代謝產(chǎn)物的理論基礎(chǔ),如通過(guò)紅豆杉的細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇。
2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)是如何發(fā)展起來(lái)的?
技術(shù)和理論是一對(duì)孿生兄弟,相輔相成,技術(shù)手段的發(fā)明會(huì)促進(jìn)理論的創(chuàng)新,理論的創(chuàng)新又會(huì)指導(dǎo)技術(shù)的實(shí)踐活動(dòng)。植物組織培養(yǎng)也是如此。
早在1902年,哈伯蘭特(Haberlandt)提出高等植物的器官和組織可以不斷地分割,直至單個(gè)細(xì)胞的觀點(diǎn),預(yù)言植物體細(xì)胞在適宜的條件下,有發(fā)育成完整植株的潛力,提出了植物細(xì)胞全能性的設(shè)想,并且用植物細(xì)胞組織進(jìn)行了培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。他雖然未能獲得再生植株,卻是植物組織培養(yǎng)的開(kāi)創(chuàng)者。1902年他發(fā)表了著名論文《植物細(xì)胞離體培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)》,論文中提出的植物細(xì)胞全能性的理論是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。
從哈伯蘭特提出植物細(xì)胞全能性的理論,到1958年斯圖爾德(F.C.Steward)等人先進(jìn)次用胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞證實(shí)了植物細(xì)胞的全能性,用了整整56年。56年中許多科學(xué)家做的事情歸納起來(lái)都是在探索哈伯蘭特提出的“植物細(xì)胞在適宜條件下,有發(fā)育成完整植株的潛力”中的適宜條件。
20世紀(jì)60年代以后,植物組織培養(yǎng)進(jìn)入了迅速發(fā)展階段,并逐步走向生產(chǎn)應(yīng)用,如快繁脫毒、單倍體育種、種質(zhì)資源保存、生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物等,也為人工種子、細(xì)胞融合、轉(zhuǎn)基因植物等奠定了基礎(chǔ)。
3.怎樣制備胡蘿卜培養(yǎng)基(供參考)?
(1)誘導(dǎo)胡蘿卜愈傷組織
在MS培養(yǎng)基[注]中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5mg/L的6-BA和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5mg/L的NAA
(2)誘導(dǎo)胡蘿卜叢芽
在MS培養(yǎng)基中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2mg/L的KT和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2mg/L的NAA
(3)誘導(dǎo)胡蘿卜生根
在1/2MS培養(yǎng)基中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1mg/L的NAA
[注]:MS培養(yǎng)基的配制方法見(jiàn)《選修1附錄3中八》。
4.植物組織培養(yǎng)中的愈傷組織是如何形成及再分化的?
植物組織培養(yǎng)中使用的外植體一般是高度分化了的細(xì)胞,在植物體中是不會(huì)再分裂繁殖的,只是執(zhí)行某種功能直至死亡。這些細(xì)胞在培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)會(huì)由原來(lái)的分化狀態(tài),變成分生狀態(tài)的細(xì)胞,分裂產(chǎn)生愈傷組織,這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為脫分化(dedifferentiation)過(guò)程。這種轉(zhuǎn)變?cè)诩?xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化上都會(huì)產(chǎn)生一系列變化。組織培養(yǎng)的研究結(jié)果表明分化細(xì)胞的脫分化需要兩個(gè)條件,即創(chuàng)傷和外源激素。
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